生理学实验

实验三：影响神经冲动传导的因素观察

实验目的：

1．继续学习蟾蜍坐骨神经-腓神经标本制备方法，掌握坐骨神经标本的制备方法。

2．引导蟾蜍坐骨神经动作电位，并观察其基本波形（包括双相和单相动作电位）。

3．学习和掌握神经干动作电位传导速度测定的原理和方法。

4．设计改变细胞外液的某些因素会对动作电位在神经干上传导的速度产生何种影响？

实验原理：

蛙类的一些基本生命活动和生理功能与恒温动物相似，若将蛙的神经-肌肉标本放在任氏液中，其兴奋性在几个小时内可保持不变。若给神经或肌肉一次适宜刺激，可在神经和肌肉上产生一个动作电位，肉眼可看到肌肉收缩和舒张一次，表明神经和肌肉产生了一次兴奋。在生理学实验中常利用

如果将两个引导电极置于正常完整的神经干表面，当神经干的一端兴奋之后，兴奋波会先后通过两个引导电极(r1r1’,图5坐骨神经干包括多种类型的神经纤维成分，因此记录到的动作电位是它们电位变化的总和，因此神经干动作电位是一种复合动作电位。由于各类神经纤维的兴奋阈值各不相同，所以记录到的动作电位幅值在一定范围内可随刺激强度的变化而改变，这一点不同于单根神经纤维的动作电位。

动作电位在神经纤维上的传导有一定的速度。不同类型的神经纤维动作电位传导速度各不相同。蛙类坐骨神经干中以Aα类纤维为主，传导速度(V)大约为35～40 m/s。测-腓肠肌标本的制备，但无需保留股骨和腓肠肌。坐骨神经干要求尽可能长些。在脊椎附近将神经主干结扎，剪断。提起线头剪去神经干的所有分支和结缔组织，到达腘窝后，可继续分离出腓神经或胫神经，在靠近趾部剪断神经。将制备好的神经标本浸泡在任氏液中数分钟，待其兴奋性稳定后开始实验。

3．仪器及标本的连结

（1）用浸有任氏液的棉球擦拭神经标本屏蔽盒上的电极，标本盒内放置一块湿润的滤纸片，以防标本干燥。用滤纸片吸去标本上过多的任氏液，将其平搭在屏蔽盒的刺激电极、接地电极和引导电极上，并且使其近中端置于刺激电极上，远中，频率8～16 Hz，波宽0.1～0.2 ms，强度根据标本兴奋性而定，由小增大(一般可选2V)。示波器灵敏度0.1～0.5 V/cm，扫描速度1～2 ms/cm。外触发输入接刺激器的触发输出端。触发选择置于外触发同步。开启电子刺激器时，调节触发电平旋钮，使示波器扫描与刺激输出同步。将扫描线调至荧光屏中间。

（3）若使用计算机生物信号采集处理系统进行实验则参照图5.5-2连接仪器。两对记录电极分别连接到CH1、CH2通道，刺激电极连接到刺激输出。打开计算机，启动生物信号采集处理系统，进入“神经干动作电位”模拟实验菜单。

4．观测和测定双相值时的阈刺激。

（2）增大刺激强度的过程中，伪迹和动作电位均随之加大，但当强度加大到某一程度后(此刺激强度称为最大刺激)，动作电位就不再增大，而伪迹仍随之加大。这是区别刺激伪迹与动作电位的可靠方法之一。

（3）仔细观察双相动作电位的波形(图5.5-3)。读出最大刺激时双相动作电位上下相的振幅和整个动作电位持续时间数值。

（4）将神经干标本放置的方向倒换后，双相动作电位的波形有无变化？

（5）将两根引导电极r1,r1’的位置调换，动作电位波形有和变化？

5．观察单相动作电位

用镊子将两个引导电极r1,r1’之间的神经夹伤，或用一小块浸有3 mol/L KCl溶液的滤纸片贴在第二个引导电极(r1’)处的神经干上，再刺激时呈现的即是单相动作电位。读出最大刺激时单相动作电位的振幅值和整个动作电位持续的时间数值。

6．动作电位传导速度的测定

换一根坐骨神经，按步骤3（1）搭放在神经屏蔽盒的电极上。进入“神经干动作电位传导速度”模拟实验菜单，或在显示方式菜单中选择“比较显示方式”（则可在一个通道内显示两个通道的图形）。给予神经干最大刺激强度，可在两个通道中（或示波器的上、下线）观察到先后形成的两个双向动作电位波形。

（1）分别测量从刺激伪迹到两个动作电位起始点的时间，设上线为t1，下线为t2(或可直接测量两个动作电位起点的间隔时间)，求出t2～t1的时间差值。

（2）测量标本屏蔽盒中两对引导电极相应的电极之间的距离d(即测定r1～r2的间距)。

（3）将神经干标本置于4℃的任氏液中浸泡5 min后，再测定神经冲动的传导速度。

（4）参照上步操作可自行设计改变细胞外液的某些因素，如分别将神经干标本置于25℃的任氏液、高钾和低钠任氏液中浸泡5 min后，再测定神经冲动的传导速度。

实验结果：

1．分别计算正常的神经干和低温浸泡后的神经干上动作电位传导速度V＝d/(t2～t1)(m/s)。

2．对全部各组的实验结果加以统计，用平均值±标准差表示。

注意事项：

1．避免蟾蜍体表毒液和血液污染标本，压挤、损伤和用力牵拉标本，不可用金属器械触碰神经干。

2．在操作过程中，应给神经和肌肉滴加任氏液，防止表面干燥，以免影响标本的兴奋性。

3．制备标本时，神经纤维应尽可能长一些，将附着于神经干上的结缔组织膜及血管清除干净，但不能损伤神经干。标本制成后须放在任氏液中浸泡数分钟,使标本兴奋性稳定,再开始实验效果会较好。

4．各仪器应妥善接地，仪器之间、标本与电极之间应接触良好。

5．经常滴加任氏液，保持神经标本湿润，但要用滤纸片吸去神经干上过多的任氏液。神经干不能与标本盒壁相接触，也不要把神经干两端折迭放置在电极上，以免影响动作电位的波形。

6．测定动作电位传导速度时，两对引导电极间的距离应尽可能大。

思考题：

1．什么叫刺激伪迹，是怎样发生的？怎样鉴别刺激伪迹和神经干动作电位？

2．神经被夹伤或经KCl溶液处理后，动作电位的第二相为何消失?

3．神经干动作电位与刺激强度有何关系？它与神经动作电位的“全或无”特性有矛盾吗？为什么?

4．引导电极调换位置后，动作电位波形有无变化?为什么?

5．为什么不用从刺激电极的阴极到第一个引导电极的距离除以t1直接计算神经动作电位传导速度?用一对引导电极能否测定神经动作电位传导速度?

6．根据你的结果可推断蛙的坐骨神经干中的神经纤维主要属于那种类型的？

7．将神经干标本置于4℃的任氏液中浸泡后，神经冲动的传导速度有何改变?为什么?

附：

1．刺激伪迹逐渐增大刺激强度时，在屏幕的左侧基线上第一个波即为伪迹，其波形、幅度、宽度和位置可分别由刺激器的强度、延迟和渡宽调节钮控制。它的产生机制有二，一是通过刺激电极与记录电极之间的电容偶合进入放大器，二是通过细胞膜的电缆效应偶合进入放大器。伪迹可以做为刺激时刻的标志和刺激器、示波器功能状态的标志。但伪迹太大，会使动作电位发生畸变。

2．细胞膜的电缆学说细胞外液和细胞内液均为含电解质的液体，可以看作为两个导体引起的膜电位改变时，发现：在电源附近电位上升快，达到的最高电位也较大；离开电源越远，则不但电位上升的慢，而且最终的最高电位也较低。电位改变变慢，是膜电容引起的后果；电位依距离变小，是膜外电阻、膜电阻及膜内电阻引起的后果。